Введение

    Cвет... Первый шок, испытываемый человеком  в момент рождения, шок, по утверждениям  психологов, оказывающий влияние  на подсознание на протяжении  всей жизни. И вместе со светом  в мир чувств врывается цвет - и тоже не отпускает до  самой смерти. Цвет окружает человека со всех сторон, определяет настроение и самочувствие, влияет на работоспособность и психологическое состояние, даже на саму продолжительность жизни.

    Цветовое  зрение отличает человека от большинства  животных. Зрение - основной канал восприятия окружающего мира, и именно цвет играет важнейшую роль при интерпретации информации, полученной через глаза.

    Маленький человечек учится ориентироваться  в мире по ярким цветам, учится узнавать и отличать предметы, вещи и явления. Именно в детстве в подсознании выстраиваются ассоциативные ряды, связывающие цвет и ощущение, цвет и эмоцию. Вырастая, человек начинает подходить к цвету с прикладной точки зрения, учится использовать его в своих нуждах, изучать, создавать и воспроизводить цвет.

    Не  существует, пожалуй, ни одной сферы деятельности человека, ни одной профессии, где бы ему не пришлось решать вопросы, связанные с цветом, начиная c бытовых ("...мне пойти сегодня в красном или зеленом платье?"). Цвет - самая сильная головная боль дизайнеров и художников, издателей и полиграфистов, автослесарей и текстильщиков, кинооператоров и телережиссеров... Список профессий, в которых цвет играет определяющую, а то и решающую роль, можно продолжать до бесконечности.

    Физиология  восприятия цвета  человеком

    Для адекватного восприятия мира человеку природой были предоставлены пять органов чувств. Как известно из физиологии, каждое из этих чувств неоценимо по применению, но, наверное, каждый согласится, что зрение является самым главным из них.

    Основой ориентирования человека в окружающем мире является цвет, который люди подсознательно уже давно причислили к материальным объектам. Но если глубоко задуматься и призвать на помощь научные данные, то окажется, что придется отказываться от привычных представлений о цвете.

    Если изучать цвет с позиции классической физики, то можно узнать, что цвет — это не только свойство поверхности, но и электромагнитное излучение с каким-либо спектральным составом. Однако такие сведения явно останутся недостаточными, потому что центром определения цвета все-таки должен оставаться человек. Именно психофизический фактор играет основную роль в восприятии цвета человеком.

    Цветовое  ощущение может вызываться не только каким-либо электромагнитным излучением, от какого бы то ни было источника и  поверхностью, но также сном, галлюцинациями и воспоминаниями.

    Цвет  — ощущение, возникающее в головном мозге, после того как он обработал  сигнал, посланный сетчаткой глаза, возбужденной так называемым стимулом. Мозг может обработать сигнал, поступающий  не только от органа зрения, но из собственных участков, таких, как, например, зоны памяти. Вообще, цвет — эфемерное понятие, так как связано исключительно с «потребителем» (человеком, другим живым существом), подобно тому, как свет может существовать только при его движении. Понятия свет и цвет очень тесно связаны друг с другом. Только свет (часть излучения в диапазоне 370-770 нм, которую эффективно воспринимает глаз человека) может позволить нам вообще что-нибудь увидеть.  

    Существуют  также другие факторы восприятия цвета человеком, которые обычно напрасно не принимаются в расчет, а именно: возраст, социальное положение, настроение, состояние здоровья, время года и многие другие. Все эти факторы, в комплексе с условиями наблюдения, должны учитываться для корректного отображения и, соответственно, восприятия цвета.

    Основным  приемником видимого излучения, как  известно, является глаз. Рассмотрим механизм его работы. Основой восприятия видимого излучения являются светочувствительные  клетки (фоторецепторы). Одни из них  делают возможным цветовое зрение (колбочки), другие — нейтрально-серое (палочки). В основе восприятия лежат биохимические реакции светочувствительных пигментов колбочек и палочек, которые под действием излучения подвергаются обратимым химическим изменениям, формирующим электрические сигналы, поступающие в мозг по черепно-мозговым нервам.В колбочках есть 3 рецептора, реагирующих соответственно на красную, синюю и зеленую области спектра. А палочки отвечают еще и за так называемое сумеречное зрение (восприятие изображения в неполной темноте). В это время цветовое зрение частично отключается.

    На  восприятие цвета в равной степени  влияет не только свойство поверхности  поглощать часть спектра, а часть  отражать, но и то, какой источник света используется. От его спектрального состава (цветовой температуры) зависит цвет видимой нами поверхности.

Характеристики  цвета

    Проблемами  цвета с глубокой древности и  до наших дней занимаются целый ряд  научных дисциплин, каждая из которых  изучает цвет с интересующей ее стороны. Физику, прежде всего, интересует энергетическая природа цвета, физиологию - процесс восприятия цвета человеком и превращения его в цвет, психологию - проблема восприятия цвета и воздействия его на психику, способность вызывать различные эмоции, биологию - значение и роль цвета в жизнедеятельности живых организмов и растений.

    В современной науке о цвете  важная роль принадлежит и математике, с помощью которой разрабатываются  методы описания и измерения оттенков цвета. Имеется еще ряд научных  дисциплин, изучающих роль цвета в более узких сферах человеческой деятельности, например, такие как полиграфия, химия лаков и красок, криминалистика и др. Совокупность всех этих наук, изучающих цвет определяют как область науки о цвете или цветоведение.

    Действие  на органы зрения излучений, длины волн которых находятся в диапазоне 400-700 нм, приводит к возникновению зрительных ощущений. Эти ощущения различаются, количественно и качественно. Физические свойства излучения - мощность и длина волны - тесно связаны со свойствами возбуждаемого им ощущения. Однако, хотя излучения и ощущения взаимосвязаны, эта связь сложная и подчиняется законам субъективного визуального восприятия светового излучения. Отсюда и деление параметров, характеризующих цвет, на объективные и субъективные.

    Объективные характеристики цвета

    Цвета всех спектральных излучений спектра  видимого света располагаются в  довольно коротком интервале длин волн излучения: от точки сине-фиолетового  излучения с длиной волны 400 нм (нанометров) до точки красного излучения с длиной волны 700 нм.

    Если  рассматривать свет по волновой теории, то волна кроме длины имеет  и вторую характеристику – мощность (амплитуда). Следовательно, из объективных  характеристик цвета можно выделить его длины волны излучения  и мощности излучения. Излучения, имеющие только одну длину волны, называют монохроматическими излучениями.

      В интервале длин волн видимого  спектра монохроматические излучения  определяют как спектральные цвета. Цвета двух монохроматических излучений видимого спектра, образующих белый свет, называют дополнительными цветами.

    Мощность  излучения для цвета определяется понятием "яркость". Мощность излучения  можно рассматривать в двух плоскостях: 1) мощность излучения непосредственно  от источника излучения и, 2) мощность излучения от объекта отражающий или пропускающий излучения другого источника. Поверхность и вещество объекта, как правило, меняет мощность и длину волны излучения. Следовательно, яркость – понятие объективное (физическое) и оно характеризуется количеством света, попадающего в глаз наблюдателя от объекта излучающего, пропускающего сквозь себя или отражающего свет.

    Среди излучений сложного спектрального  состава видимого света большое  значение имеют те, которые образуют белый свет дневного освещения. Белый  свет – суммарное излучение с одинаковым по мощности всех монохроматических излучений видимого спектра.

    Между белыми и черными поверхностями  лежит множество поверхностей, отражающих белый свет неполно от 99% до 1% падающего. Это множество образует ряд серых (ахроматических) цветов. Ряд ахроматических цветов представляет собой серая ступенчатая шкала, которую используют в полиграфии для контроля репродукционных процессов. Поля такой шкалы, полученной на черно-белой фотобумаге, различаются только по светлоте. Светлота – одна из субъективных характеристик видимого света.

    Субъективные  характеристики цвета

    Характер  ощущения цвета зависит как от суммарной реакции чувствительных к цвету рецепторов глаза (человека), так и от соотношения реакций  каждого из трех типов рецепторов. Суммарная реакция чувствительных к цвету рецепторов глаза определяет светлоту цвета, а соотношение ее долей – цветовой тон. С изменением мощности изменяется светлота, а с изменением длины волны – визуально воспринимаемый цветовой тон и насыщенность цвета. Первоначальное представление о светлоте и цветового тона можно проиллюстрировать, поместив окрашенную поверхность частично на прямой солнечный свет, а частично - в тень. Обе части ее имеют одинаковый цветовой тон, но разную светлоту. Совокупность этих характеристик обозначается одним термином "цвет". Из приведенного примера можно сделать вывод, что качественные субъективные характеристики цвета это цветовой тон и насыщенность, а субъективная количественная характеристика – светлота.

    Цветовой  тон, насыщенность и светлота - это три субъективно воспринимаемых глаза признака хроматических цветов.

    Цветовой  тон - это субъективный признак цвета, который познается через ощущения и определяется словами - синий, зеленый, красный, желтый и т. д. Цветовой тон предметов, не являющимися источниками излучения, зависит от избирательного спектрального пропускания прозрачных предметов и избирательного спектрального отражения непрозрачных предметов, рассматриваемых в отраженном свете. Цветовой тон источника излучения в видимой области спектра определяется составом видимого спектра излучения. В нашем сознании цветовой тон ассоциируется с окраской хорошо знакомых предметов. Многие наименования цветов произошли прямо от объектов с характерным памятным цветом. Например, такие как малиновый, оранжевый (апельсиновый), вишневый, болотный, сиреневый, розовый, кроваво - красный и т. д. Наши ощущения субъективны и они зависят не только от спектрального излучения, отражения или пропускания, а также от тонкости восприятия, эмоционального состояния, профессионализма, тренированности, национальности и многих других факторов.

    Насыщенность  цвета - это второй субъективный признак цвета, характеризующий силу, интенсивность ощущения цветового тона.

    Среди ряда цветов одного тона, например среди  синих цветов, можно выделить те, у которых сильнее выражен синий тон; и которые воспринимаются как ярко синими. Насыщенность цвета ассоциируется в нашем сознании с количеством красящего вещества, например, с его концентрацией в краске, а также с его чистотой. Например, увеличивая концентрацию красителя или, иначе говоря, насыщая им раствор, мы тем самым увеличиваем насыщенность цвета этого раствора. Увеличивая содержание пигмента в краске, мы также увеличиваем ее насыщенность.

    Насыщенность  цвета предметов проявляет себя максимально, если предметы освещены светом этого цвета. Натренированный наблюдатель при дневном освещении различает до 180 цветовых тонов и до 16 ступеней (градаций) насыщенности. (Таким образом, пространство цветового охвата человека состоит из 1880 оттенков чистых цветов, а оттенки смешенных цветов представляют очень большое, но конечное множество цветов.) При пониженном освещении число различимых цветов заметно сокращается. Кроме того, резко меняется представление о цветовом тоне, если освещение цветное. Ночью (при голубом лунном свете) все кошки черные.

    Ощущения  цветности и насыщенности можно  приближенно выразить объективными характеристиками излучений. Так, цветовой тон выражают длиной волны монохроматического излучения, который в смеси с белым светом дает такое же зрительное ощущение цвета, как характеризуемый объект. Длина волны этого монохроматического излучения называется доминирующей длиной волны. Насыщенность при этом количественно выражается чистотой цвета, которая представляет собой долю монохроматического потока в смеси его с белым светом. Короче говоря, чистоту цвета определяют отношением мощности монохроматического излучения к мощности суммарных излучений видимого спектра, которые создают заданный цвет. Чем больше мощность монохроматического излучения в смеси и чем меньше мощность белого света, тем выше чистота цвета. Спектральные цвета имеют максимальную чистоту, равную единице. В спектральных цветах мощность белого света равна нулю.

    Светлота - третий субъективный признак, характеризующий ощущения объективной величины яркости цвета. Когда одновременно рассматриваются разноокрашенные предметы, мы отчетливо видим, какие из них светлее, какие темнее, хотя они и различны по цветовому тону. Сопоставляя цвета в светах и тенях отдельных предметов, мы видим различия в освещенности и цвета разных участков рассматриваемого объекта. Например, окрашенные в желтые цвета предметы более светлые, а окрашенные в фиолетовые цвета - более темные.